熱處理工藝編制分為兩個方面。一是工藝性評價:參與設(shè)計中的工藝性論證,研究材料的選用,制定工藝路線,確定技術(shù)要求。二是編制熱處理工藝方案:根據(jù)技術(shù)條件編制工藝方案,設(shè)計工裝夾具,確定質(zhì)量檢測規(guī)程,并進行試驗驗證,完成工藝會簽與審批。
一、零件熱處理工藝性評價
(1)質(zhì)量保證體系 這個體系包括兩個方面,一時企業(yè)內(nèi)部各個部門的業(yè)務(wù)范圍、職責和彼此之間的關(guān)系,二要了解熱處理內(nèi)部的管理模式。
(2)工藝性評價 產(chǎn)品的質(zhì)量是設(shè)計出來的,但是能否完成制造過程,其工藝性如何,這是產(chǎn)品工藝評價的事情,是熱處理專業(yè)人員的冷加工設(shè)計師相互配合完成的。在工藝評價中,熱處理工藝人員可以了解零件的服役條件,確認熱處理技術(shù)條件是否合理,設(shè)計結(jié)構(gòu)是否適用于熱處理,以及熱處理之前的加工余量是否合理等。
①零件選用材料是否合理,熱處理技術(shù)條件與熱處理工藝是否適應(yīng),選用國外的材料時,應(yīng)該采用國外的原始牌號,不能采用相當于國內(nèi)牌號的代號書寫。
②材料的原始化學(xué)成分和冶金質(zhì)量以及供貨狀態(tài)是否符合要求。
③材料的預(yù)處理工序以及次數(shù)是否足夠,并能為最終熱處理工藝提供組織準備,避免重復(fù)熱處理工序,和原材料的供貨狀態(tài)結(jié)合起來考慮,盡量簡化熱處理的工序,但是不能省略必要的熱處理工序。
④零件加工的工藝路線是否合理,了解熱處理工序的作用,確認熱處理工序所在的位置是否恰當,熱處理時的半成品結(jié)構(gòu)是否合理,是否有尖角、毛刺、盲孔、薄壁、厚薄相差懸殊、零件的對稱性等結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)給熱處理帶來困難,應(yīng)該盡量避免。對于焊接中空的密封件應(yīng)該在密閉體上開出冷卻時排放氣體的出氣工藝孔,防止加熱爆破或冷卻變形。
⑤是否使用代用材料:當需要采用代用材料時,代用材料的選用原則應(yīng)該遵循高一級材料來代用低級材料,而不是使用低級材料替代高級材料。
⑥與熱處理關(guān)系密切的鑄鍛韓工序是否為熱處理提供了合格的組織,鑄鍛焊工序不僅是提供了形狀條件,還要控制工序中的材料組織狀態(tài)。
⑦熱處理技術(shù)要求:技術(shù)要求的評定包括書寫規(guī)范、在圖紙中是否標準清楚、技術(shù)要求的完整性、技術(shù)要求的合理性、技術(shù)要求的規(guī)范性、符合標準、技術(shù)要求的檢測部位等。
⑧確定熱處理工藝是否符合上述的工藝編制原則。
⑨確認熱處理的生產(chǎn)能力,以及設(shè)備、工裝是否滿足要求。
二、編制熱處理工藝方案
(1)工藝標準 工藝標準的內(nèi)容包括技術(shù)要求、工裝設(shè)備、檢測儀器方法,制定的依據(jù)是:
①根據(jù)國內(nèi)外的先進標準結(jié)合本公司的具體情況制定;
②根據(jù)國內(nèi)外的先進設(shè)備標準,結(jié)合本公司的實際設(shè)備條件,制定設(shè)備技術(shù)標準:
③根據(jù)國內(nèi)外的先進檢測水平和儀器標準,結(jié)合本公司的試樣條件,制定合理的檢測標準。
對于公布的國家標準應(yīng)該優(yōu)先采用。在制定本公司的標準時,標準水平應(yīng)該稍高于生產(chǎn)水平,促使整個技術(shù)水平和管理水平的提高。制定的企業(yè)標準應(yīng)該上報標準管理部門備案,保證標準的有效性。
(2)工藝守則 工藝守則又稱為操作守則,它不是按一種零件來編制的,是按同類零件編制,是工藝規(guī)程的細化。對熱處理工藝進行原則性介紹。它的編制沒有統(tǒng)一格式,編制依據(jù)如下。
①科學(xué)性和合理性:按工藝類別或產(chǎn)品類別進行編制,例如退火工藝守則、淬火工藝守則等。對工藝規(guī)程中不能詳細描述的操作要領(lǐng)進行規(guī)定,例如裝爐的注意要點。爐子的有效區(qū)尺寸,脫氧、真空爐脫氣等。對熱處理共性的部分進行說明。
②根據(jù)設(shè)備性能編制。
(3)工藝流程 工藝流程對熱處理工藝規(guī)范進行原則性介紹,敘述熱處理各個工序之間的排列關(guān)系,便于瀏覽整個工藝實施過程。
(4)工藝規(guī)程
①收集熱處理的基礎(chǔ)資料
a. 零件圖紙:根據(jù)圖紙全面了解零件的材料、大小、技術(shù)要求。
b.熱處理前得半成品來料狀況:來料的化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、確認毛坯是鑄造、鍛造還是扎制,以及毛坯經(jīng)過的其他加工方法。
c.熱處理參數(shù)相關(guān)書籍:熱處理手冊、參考文獻、熱處理工藝和金屬材料標準,收集類似產(chǎn)品的工藝資料,以及類似產(chǎn)品的失效分析資料。尤其要注意材料的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線、回火曲線等。
②編制實施階段 在工藝編制的前期準備工作完成后,才著手進行工藝的編制階段,步驟如下。
a.根據(jù)零件圖紙中技術(shù)要求選擇工藝方法,技術(shù)要求有強度、硬度、塑性、韌性、硬化深度、淬火深度、淬火處理長度、滲碳和氮化深度與硬度。
b.選擇熱處理設(shè)備、工裝夾具以及裝爐方式,在選擇設(shè)備時注意設(shè)備的精度情況、使用溫度、加熱介質(zhì)類型。
c.根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求確定檢測項目,選擇檢測儀器、量具、設(shè)備,確定檢測方法,以及檢測比例。
d.確定熱處理工藝參數(shù):在確定工藝參數(shù)時,不僅是加熱溫度和保溫時間,而且要提出全部加熱冷卻的參數(shù)。
熱處理工藝參數(shù)的選取有幾種來源:熱處理相關(guān)手冊和資料推薦參數(shù);工藝試驗結(jié)果或以往的實際參數(shù)的總結(jié);利用經(jīng)驗公司、圖標、曲線,經(jīng)過計算取得;參考類似產(chǎn)品或同行業(yè)得類似產(chǎn)品的熱處理參數(shù);編制人員的實踐經(jīng)驗。
整體熱處理工藝參數(shù)包括工件的有效加熱尺寸、裝爐方式涉及的裝爐加熱修正系數(shù)、裝爐的溫度、升溫速度、工件的加熱溫度、透燒時間、保溫時間、氣氛介質(zhì)、爐膛壓力(真空度)、淬火預(yù)冷時間或溫度、淬火介質(zhì)類型以及介質(zhì)的溫度、出介質(zhì)的時間或工件溫度、以及轉(zhuǎn)換工序的空冷時間、回火工序的參數(shù)以及回火次數(shù)等。
a.工件的有效加熱尺寸的確定:這是整個工藝參數(shù)制定的關(guān)鍵,有效尺寸的確定是比較復(fù)雜的過程,一方面利用資料參數(shù)計算,另一方面要根據(jù)以往的工件形狀進行比照確定。
b.升溫速度的快慢對慢對是否引起工件的開裂存在十分關(guān)鍵的影響,而且是潛在的影響元素,不容易引起人們的重視。
c.冷卻介質(zhì)的選擇以及冷卻時間的確定要依據(jù)每種“連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線”,“不同直徑的棒料分別在水、油、空氣中的冷卻曲線圖。以及淬透性曲線來制定。
d.工件的轉(zhuǎn)序時間的確定:依據(jù)工件的有效尺寸和轉(zhuǎn)變曲線圖等,確定淬火過程的進行程度和組織要求,制定室溫冷卻時間和轉(zhuǎn)序時間。
e.工藝參數(shù)的相關(guān)性:例如采用預(yù)熱的加熱方式,在奧氏體化時的保溫時間久要做適當?shù)目s短。保護氣氛的溫度點與其氣體的爆炸點等。
f.熱處理輔助工序確定:輔助工序也是熱處理工藝過程中的重要工序之一,輔助工序包括清洗、校直、噴丸、拋光、防銹。
g.根據(jù)裝爐量、工藝時間計算單位工時。
h.填寫工藝卡片,進行工藝審批,會簽。工藝卡片的格式可以采用標準JB或企業(yè)標準。
③工藝的修改 對工藝實施中的突出缺陷或不能達到技術(shù)要求的影響因素進行修改時,需要辦理工藝修改申請手續(xù),工藝的修改盡量由原來的編制人員修改,目的是保證時間經(jīng)驗的繼承性,提高修改的可靠性。工藝修改是工藝制定的延續(xù),貫穿于某產(chǎn)品的生命周期。由于管理機構(gòu)和管理方式的差別,每個企業(yè)、公司的工藝修改程序不完全相同,但是工藝修改必須經(jīng)過實踐驗證和論證,修改之后需要進行職工的教育,廢棄老工藝,讓人人掌握修改中的工藝規(guī)程。
④單件產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝制定注意事項 單件產(chǎn)品的制定特點是生產(chǎn)過程的一次性、唯一性,不能通過時間驗證。除了按照上述的內(nèi)容外,還必須重視以下方面:
a.掌握設(shè)備的精度狀態(tài),以及設(shè)備的運行狀況;
b.收集同類材料的以往熱處理結(jié)果數(shù)據(jù),作為編制工藝的參考;
c.熱處理工藝參數(shù)的制定中,往往容易制定加熱溫度和保溫時間,忽視制定冷卻參數(shù),交給操作者自己掌握,這是不能保證產(chǎn)品質(zhì)量的,熱處理的淬火冷卻是十分重要的,這一步的重要性一般來說超過加熱工序,冷卻時間的確定可根據(jù)鋼材的各類曲線確定,根據(jù)我們的經(jīng)驗,理論確定冷卻時間是十分可靠的;
d.保存單件工藝卡片,為以后的工藝制定提供原始數(shù)據(jù)積累。